Was ist Schärfentiefe und wie tritt sie auf?
Viele Dinge tragen zur ästhetischen Qualität eines Bildes bei. Eine Sache ist insbesondere die Schärfentiefe. Erfahrene Fotografen wissen, wie sie diesen Aspekt manipulieren können, um den gewünschten Look zu erzielen.
Es gibt jedoch viele Fehlinformationen darüber, welche Schärfentiefe es gibt und was sie verursacht.
Dieser Artikel erklärt alles, was Sie über die Physik der Schärfentiefe wissen müssen.
Was ist Schärfentiefe?
Die Schärfentiefe bezieht sich auf die Fokuszone innerhalb eines Bildes. Dies ist der Bereich des Bildes, der eine akzeptable Schärfe aufweist. Die Bereiche vor und hinter diesem Bereich erscheinen unscharf oder verschwommen.
Eine geringe Schärfentiefe bezieht sich darauf, wenn diese Fokuszone sehr dünn ist, während eine tiefere Schärfentiefe möglicherweise den größten Teil des Bildes scharf stellt.
Bei einer geringen Schärfentiefe, wie im Bild von zwei Blumen auf den Klaviertasten gezeigt, ist ein winziger Streifen des Fotos scharfgestellt, während der Rest des Bildes unscharf ist. Je weiter Sie vom Fokusbereich entfernt sind, desto unschärfer oder unscharfer wird das Bild.
Im Gegensatz dazu wird bei einer tieferen Schärfentiefe, wie in der folgenden Landschaft gezeigt, mehr oder weniger jeder Teil des Bildes scharfgestellt.
Die Wissenschaft der Schärfentiefe
Die Physik, warum Kameras die Schärfentiefe erzeugen, ist relativ kompliziert. Es kann mit dem Konzept der Verwirrungskreise erklärt werden.
In der Optik ist ein Verwirrungskreis der Punkt, der entsteht, wenn das Licht nicht perfekt fokussiert ist.
In einer Kamera tritt Licht in ein Objektiv ein, das das Licht auf den Kamerasensor fokussiert. Denken Sie daran, ein Kind zu sein und mit einer Lupe Licht auf Papier zu fokussieren, wodurch es Feuer fängt.
Im obigen Bild zeigt das mittlere Diagramm einen perfekt fokussierten Lichtkegel, der zu einem sehr kleinen Kreis führt. Hier verbinden sich die beiden äußeren Lichtstrahlen und bedeuten, dass das Licht fokussiert wird – genau wie bei der Lupe.
Die Diagramme oben und unten zeigen Licht, das nicht perfekt fokussiert wurde, was zu größeren Verwirrungskreisen führt, die verschwommen erscheinen würden.
Das Ziel ist, dass das Objektiv das Licht in Kreisen auf den Sensor fokussiert, die kleiner als die Pixelgröße sind, da dies der schärfste Teil des Bildes wäre. Kameras können jedoch nur an einem Punkt fokussieren. Alles vor oder hinter diesem Punkt erzeugt größere Verwirrungskreise und macht diese Teile des Bildes unscharf.
Die Schärfentiefe ist also der Bereich, in dem die Lichtstrahlen Kreise auf dem Sensor erzeugen, die kleiner als die Pixel sind.
Was verursacht Schärfentiefe?
Die Schärfentiefe wird durch vier Dinge bestimmt: den Durchmesser der Blende, den Abstand zum Motiv, die Brennweite und die Größe der Pixel.
Pixel Größe
Da etwas in einem Bild scharf ist, wenn das fokussierte Licht einen Kreis kleiner als die Pixelgröße macht, bedeutet dies, dass größere Pixel bedeuten, dass mehr scharf ist. Durch Erhöhen der Pixelgröße wird also die Schärfentiefe erhöht und umgekehrt.
Öffnung
Wie oben erläutert, ist die Apertur oder Blende die Breite der Linse, die Licht zum Sensor durchlässt.
Die Blende eines Objektivs kann breiter oder schmaler gemacht werden, um mehr oder weniger Licht hereinzulassen. Wenn die Blende kleiner wird (höhere Blendenzahl), wird mehr Bild scharfgestellt. Mit anderen Worten, eine kleinere Apertur führt zu einer tieferen Schärfentiefe und umgekehrt.
Dies ist in den folgenden beiden Bildern dargestellt. Bei f1.4 (eine sehr große Blende oben) ist nur sehr wenig Bild scharf:
Währenddessen ist bei f22 (eine sehr geschlossene Blende unten) ein Großteil des Bildes scharfgestellt:
Dies liegt daran, dass bei größeren Öffnungen mehr Licht in die Linse eingelassen wird. Per Definition stimmt weniger von diesem Licht mit der Linse überein. Das Licht muss sich mehr biegen, um auf den Sensor zu treffen, und aus diesem Grund treffen sich viele Lichtstrahlen vor oder nach dem Sensor, was bedeutet, dass es verschwommen ist.
Entfernung von der Linse
Je näher Sie Ihrem Motiv sind, desto geringer ist die Schärfentiefe. Je weiter entfernt, desto tiefer die Schärfentiefe. Irgendwann wird alles, was über einen bestimmten Punkt hinausgeht, scharfgestellt – dies wird als Hyperfokalentfernung bezeichnet.
Dies geschieht auf die gleiche Weise wie bei der Blende. Je näher Sie einem Motiv sind, desto abgewinkelter sind die Lichtstrahlen, die in die Linse eintreten. Wie oben bedeutet dies, dass sich das Licht stärker biegen muss, bevor es sich trifft, was bedeutet, dass die Schärfentiefe geringer wird.
Brennweite
Die Brennweite ist der Abstand zwischen dem hinteren Knotenpunkt (einem komplexen Teil der Linse, der Licht bricht) und dem Bildsensor. Die Brennweite ist wichtig, da diese Länge erforderlich ist, um Lichtstrahlen in einen Fokuspunkt zu biegen. Je kürzer die Brennweite ist, desto schärfer werden die Lichtstrahlen gebogen. Dies bedeutet, dass die unscharfen Abschnitte näher an der Bildebene (dem Sensor) und weniger unscharf sind.
Kürzere Brennweiten haben eine größere Schärfentiefe und längere Brennweiten eine geringere Schärfentiefe. Wenn Sie also ein 50-mm-Objektiv und ein 600-mm-Objektiv im gleichen Abstand zum Motiv haben, hat das 600-mm-Objektiv eine geringere Schärfentiefe.
Smartphones und Computerfotografie
Obwohl Smartphones sehr weit geöffnete Blenden haben, haben sie Schwierigkeiten, die gleiche Schärfentiefe zu erzielen, die DSLRs mit großartigen Objektiven erzielen. Aber weil sie eine so kleine Brennweite haben, haben sie eine wirklich große Schärfentiefe – was bedeutet, dass ein Großteil des Bildes scharfgestellt wird.
Geben Sie Computerfotografie ein. Die Software hat den Punkt erreicht, an dem sie die Schärfentiefe durch Verarbeitung des Bildes simulieren kann.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Fotografie erstellt die Computerfotografie eine „Tiefenkarte“ des Bildes, die versucht zu bestimmen, wo sich alle Objekte in der Szene befinden. Dann werden ausgefeilte Algorithmen verwendet, um überzeugende, verschwommene Hintergründe zu erstellen – was schwieriger ist, als es sich anhört!
Worauf Sie sich konzentrieren sollten
Letztendlich ist die Optik, die die Schärfentiefe verursacht, ein relativ kompliziertes Thema. Hoffentlich hat Ihnen dieser Artikel dabei geholfen, die Schärfentiefe zu verstehen, wie sie verursacht wird und wie Sie sie manipulieren können.